1Dźwięk – fala podłużna
- Dźwięk to mechaniczna fala podłużna: cząstki ośrodka drgają wzdłuż kierunku jej biegu, tworząc zagęszczenia i rozrzedzenia. Potrzebuje ośrodka (gazu, cieczy, ciała stałego), więc w próżni się nie rozchodzi.
- Oznaczenia: v – prędkość dźwięku [m/s]; s – droga [m]; t – czas [s]; f – częstotliwość [Hz].
- Prędkość dźwięku w powietrzu to ok. 340 m/s (rośnie z temperaturą, w 20 °C ok. 343 m/s), w wodzie ok. 1500 m/s, w stali ok. 5000–6000 m/s.
- Przykład (burza). Dane: między błyskiem a grzmotem mija t = 6 s, v = 340 m/s.
- Wzór: s = v · t.
- Obliczenia: s = 340 m/s · 6 s = 2040 m.
- Odpowiedź: burza jest ok. 2 km od ciebie (błysk widzisz praktycznie od razu, bo światło jest prawie milion razy szybsze).
2Wysokość i głośność
- Człowiek słyszy dźwięki o częstotliwościach od ok. 20 Hz do ok. 20 kHz. Niższe to infradźwięki, wyższe – ultradźwięki (np. USG, echolokacja nietoperzy).
- Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości: im większa f, tym wyższy dźwięk.
- Głośność wiąże się m.in. z natężeniem fali – energią, którą fala przenosi w ciągu 1 s przez 1 m² powierzchni [W/m²]. Większa amplituda drgań oznacza większe natężenie i głośniejszy dźwięk o tej samej wysokości.
Grzmot słyszysz 3 s po błysku. Jak daleko jest burza (v = 340 m/s)?
s = v · t = 340 m/s · 3 s = 1020 m; światło błysku dociera praktycznie natychmiast.
To jedno z 8 pytań quizu. Rozwiąż cały quiz →
3Efekt Dopplera
Efekt Dopplera to zmiana częstotliwości odbieranej przez obserwatora, gdy źródło i obserwator zbliżają się do siebie lub oddalają. Przy zbliżaniu odbierana częstotliwość rośnie, przy oddalaniu maleje.
- Poruszające się źródło „dogania” własne fale z przodu, więc kolejne czoła docierają do obserwatora częściej; z tyłu są rozsunięte.
- Efekt dotyczy też fal elektromagnetycznych: radar drogowy mierzy prędkość auta ze zmiany częstotliwości odbitych fal, a światło oddalających się galaktyk jest przesunięte ku czerwieni, czyli ku mniejszym częstotliwościom.
„zbliżające się źródło wysyła wyższy dźwięk”
Źródło nadaje stale tę samą częstotliwość; zmienia się częstotliwość odbierana przez obserwatora.
✎Ściąga: Dźwięk i efekt Dopplera
Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.
- Efekt Dopplera to zmiana częstotliwości odbieranej przez obserwatora, gdy źródło i obserwator zbliżają się do siebie lub oddalają. Przy zbliżaniu odbierana częstotliwość rośnie, przy oddalaniu maleje.
- Dźwięk to mechaniczna fala podłużna: cząstki ośrodka drgają wzdłuż kierunku jej biegu, tworząc zagęszczenia i rozrzedzenia. Potrzebuje ośrodka (gazu, cieczy, ciała stałego), więc w próżni się nie rozchodzi.
- Oznaczenia: v – prędkość dźwięku [m/s]; s – droga [m]; t – czas [s]; f – częstotliwość [Hz].
- Przykład (burza). Dane: między błyskiem a grzmotem mija t = 6 s, v = 340 m/s.
- Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości: im większa f, tym wyższy dźwięk.
- Głośność wiąże się m.in. z natężeniem fali – energią, którą fala przenosi w ciągu 1 s przez 1 m² powierzchni [W/m²]. Większa amplituda drgań oznacza większe natężenie i głośniejszy dźwięk o tej samej wysokości.
?Quiz: powtórz przed kartkówką
8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.
Syrena karetki, która się do ciebie zbliża, brzmi
- Awyżej niż wtedy, gdy karetka stoi
- Btak samo jak wtedy, gdy karetka stoi
- Cniżej niż wtedy, gdy karetka stoi
- Dciszej, ale tak samo wysoko
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: wyżej niż wtedy, gdy karetka stoi – Przy zbliżaniu odbierana częstotliwość rośnie, więc słyszysz wyższy dźwięk.
Od czego zależy wysokość dźwięku?
- AOd częstotliwości
- BOd prędkości dźwięku w ośrodku
- COd czasu trwania dźwięku
- DOd amplitudy
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: Od częstotliwości – Większa częstotliwość oznacza wyższy dźwięk; amplituda wiąże się z głośnością.
W którym ośrodku dźwięk się nie rozchodzi?
- AW wodzie
- BW próżni
- CW stali
- DW powietrzu
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź B: W próżni – Dźwięk jest falą mechaniczną i potrzebuje ośrodka materialnego, a w próżni go nie ma.
Grzmot słyszysz 3 s po błysku. Jak daleko jest burza (v = 340 m/s)?
- Aok. 340 m
- Bok. 113 m
- Cok. 3 km
- Dok. 1020 m
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: ok. 1020 m – s = v · t = 340 m/s · 3 s = 1020 m; światło błysku dociera praktycznie natychmiast.
Dźwięki o częstotliwości poniżej 20 Hz nazywamy
- Aultradźwiękami
- Bhiperdźwiękami
- Cszumami
- Dinfradźwiękami
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: infradźwiękami – Poniżej zakresu słyszalnego są infradźwięki, a powyżej ok. 20 kHz – ultradźwięki.
Źródło dźwięku oddala się od obserwatora. Odbierana częstotliwość jest
- Arówna zero
- Brówna częstotliwości źródła
- Cmniejsza od częstotliwości źródła
- Dwiększa od częstotliwości źródła
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: mniejsza od częstotliwości źródła – Przy oddalaniu kolejne czoła fal docierają rzadziej, więc obserwator odbiera mniejszą częstotliwość.
Co oznacza przesunięcie ku czerwieni światła odległych galaktyk?
- AGalaktyki oddalają się od nas
- BGalaktyki zbliżają się do nas
- CGalaktyki zawierają głównie czerwone gwiazdy
- DŚwiatło jest pochłaniane przez pył
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: Galaktyki oddalają się od nas – Oddalanie się źródła zmniejsza odbieraną częstotliwość, czyli przesuwa widmo ku czerwieni.
Jak zmieni się dźwięk, gdy amplituda drgań źródła wzrośnie, a częstotliwość pozostanie ta sama?
- ABędzie wyższy
- BBędzie niższy i cichszy
- CBędzie głośniejszy, tak samo wysoki
- DNie zmieni się
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: Będzie głośniejszy, tak samo wysoki – Większa amplituda to większe natężenie fali, czyli głośniejszy dźwięk; wysokość zależy od niezmienionej częstotliwości.
Cały dział „Fale i optyka”: ściąga i próbny sprawdzian →
Kartkówka albo sprawdzian już blisko?
Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.